ヒトの睡眠と睡眠障害に進化的な光を当てる
Shining evolutionary light on human sleep and sleep disorders

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4972941/

Evol Med Public Health.2016; 2016(1):227-243.

オンライン公開 2016 Jul 28. doi: 10.1093/emph/eow018

概要

睡眠は人間の認知機能と健康に不可欠であるが、睡眠の究極的な理由、すなわち「なぜ」睡眠が進化したのかについては、依然として謎に包まれたままである。われわれは、ヒトの睡眠研究、民族学的記録、哺乳類の睡眠の生態と進化から得られた知見を統合し、ヒトの系統と現代における睡眠をよりよく理解することを目指す。

他の霊長類と比較して、類人猿の睡眠は大きな進化を遂げており、すべての類人猿が寝床や「巣」を構築している。さらに、ヒトの睡眠は、霊長類の中で最も睡眠時間が短いにもかかわらず、急速眼球運動睡眠の割合が最も高いという特徴を持っている。このような変化は、ヒトの祖先が他の霊長類よりも24時間周期の大部分を活動することで体力的な利益を得ていたことを反映していると思われ、学習、社会化、捕食者や敵対する同胞からの防御から生じる利点に関係している可能性がある。

進化医学の視点は、睡眠障害を理解する上で重要である。われわれは、不眠症、ナルコレプシー、季節性情動障害、概日リズム障害、睡眠時無呼吸症候群の文脈でこれらの視点を考察している。また、今日の人間の睡眠が、人類の進化の大半を通じた睡眠とどのように異なっているかを明らかにし、これらの変化がグローバルヘルスや健康格差に及ぼす影響についても考察する。さらに一般的には、ヒトの健康状態を理解する上で、系統的な比較の重要性を強調している。例えば、ヒトにおける睡眠と認知能力、健康との間にはよく知られた関係がある。

キーワード　 睡眠障害、進化的ミスマッチ、比較研究、系統樹、人間の健康、人類の進化。

イントロダクション

睡眠は、ヒトの認知機能や健康に不可欠である。例えば、睡眠はワーキングメモリー、注意力、意思決定、視覚運動性能に重要であることが実験により示されている[1-3]。また、慢性的な睡眠不足やシフト勤務などの概日リズムの変化は、肥満、高血圧、心臓病、免疫系の機能不全のリスクを高め、感染症、炎症、ある種のがんのリスクを増加させる可能性がある[4-8]。米国では、5000万～7000万人のアメリカ人が慢性的な睡眠障害に苦しんでおり、重大な自動車事故の20%は睡眠不足に起因している[9]。睡眠パターンの世界的な変化についてはあまり知られていないが[10]、人口の高齢化、市場経済への移行、欧米のライフスタイルの採用が睡眠パターンを変化させている発展途上国では、睡眠障害や慢性睡眠不足の割合がおそらく増加している[11-13]。

睡眠の重要性が認識されつつあるにもかかわらず、睡眠の最終的な理由は謎のままである。睡眠は、日中に蓄積された代謝の副産物を排出するなど、脳の若返りに役立っているようだ[14]。睡眠が他の多くの生理的・認知的メカニズムと深く結びついていることが分かってきたことから、睡眠には身体の成長や修復（成長ホルモンの分泌など15）、免疫機能（16、17）、さらには捕食を避けるための適応的静止（18、19）など、多くの機能があることが示唆されている。これらの機能は、他の霊長類と比べた場合、ヒトを含め、種によって重要性が異なる可能性が高い。さらに、睡眠と採食や育児など他の適性活動とのトレードオフや、睡眠と関連する生理学的プロセスに対する遺伝子の多面的効果など、トレードオフを含む進化的視点は、睡眠を理解する上で重要である。

ヒトがなぜそのように眠るのか、睡眠不足がなぜ健康を害するのか、様々な神経学的・生理学的メカニズムを通して理解し、どうすればよりよく眠れるようになるのかを理解する必要がある。ここでは、睡眠障害や睡眠不足がもたらす世界的な健康への影響など、ヒトの睡眠に関する理解を深めることを目的に、ヒトの睡眠研究および睡眠の生態・進化に関する最近の知見を統合して紹介する。われわれの論文の中心的な前提は、人間の睡眠は霊長類の祖先から変化を遂げてきたということである[20,21]。これらの派生した特性（およびその相関関係）は、睡眠と認知能力および人間の健康との関連を理解するための重要な手がかりを握っている可能性がある。もう一つの前提は、先進国の人間の睡眠はわれわれの祖先とは異なっていることである[21,22]。このような変化は、先進国において電気照明を利用する機会が増えたこともあるが、寝室を別にし、柔らかいベッドを使い、日中の昼寝を禁じる文化的規範を用いることによっても生じている。最後の前提は、トレードオフのような進化的概念が人間の眠 りを理解する上で重要であるということである。

まず、他の霊長類との関係で、人間の睡眠のパターンを考察し、人間の睡眠が進化上の近縁種とどのように異なっているのかを考察する。また、睡眠と幼児に関する最近の仮説も検討する[23,24]。ヒトの睡眠が他の霊長類と異なる理由を理解するために、哺乳類全体の睡眠パターンに関するわれわれの知識をレビューし、その変動の相関に焦点を当てる。また、いくつかの主要な睡眠障害と、睡眠不足あるいは睡眠障害と健康格差との関連について、進化的な観点を提供する。睡眠不足は、発展途上国における感染症・非感染症リスクや、先進国における健康格差の原因となる可能性があり、ほとんど認識されていないグローバルな健康問題であることが示唆される。

霊長類における人間の睡眠

ほとんどの霊長類は樹上生活を営んでおり、これが霊長類の祖先の状態であると思われる[25]。Kappeler[26]は霊長類の生活史形質を用いて、睡眠場所利用の進化史を再構築した。彼の分析によると、祖先の霊長類はおそらく現存するガラゴに似ており、夜行性で単独行動、木の穴の巣、つまり「定点」睡眠場所で養われる単一の子を産んでいたようだ。定点睡眠場所の主な利点は、体温調節機能の向上とともに、捕食者からの安全性の向上[27]であった可能性がある[28]。

他の多くの哺乳類と同様に、暁新世に生まれた霊長類は体格が大きくなった[29,30]。この体格の増大により、これらの系統の多くの霊長類は定点睡眠場所を放棄することになった。なぜなら、自然に存在する閉鎖的な場所は、大型動物にとって見つけるのが難しいからだ。同様に、日周活動パターンの進化とそれに伴う大きな群れでの生活へのシフト[31] は、大きな群れの動物にとって定点睡眠場所の確保をさらに困難にしていただろう。これらの要因から、初期の霊長類は密閉された頑丈な睡眠場所の利点を放棄し、代わりに木の枝で寝るようになった。枝の上で寝ると、捕食や落下の危険性が高まり、特に樹冠では断続的な突風を伴う風速が大きくなるため、これらの動物が危険にさらされることになる[32]。実際、霊長類学の文献には、樹上睡眠場所から落下し、怪我や死亡に至った霊長類の記録が多数ある[33,34]。

グレートエイプスリープ

ヒト、オランウータン、ゴリラ、チンパンジー、ボノボは皆、寝床（または「巣」）を作って寝ていた[35-37]。類人猿の睡眠台は、その構造と機能が保存されており、系統的な再構築により、この睡眠行動の出現は1800万年から1400万年前のいつかであることが指摘されている[38]。一般的に、これらのプラットフォームは、堅固で安定した弾力的な生体力学的特性のために選択された樹木に構築されている[39-41]。プラットフォームは毎晩再構築され、各個体（依存性の高い若者を除く）は別々の寝床を構築する。これとは対照的に、劣等類人猿であるテナガザルは、寝るための巣を作らない。その代わりに、テナガザルは多くのサルに見られるパターンを踏襲しており、通常、枝の上で寝るか座るかの姿勢で、環境を変化させずに眠る[42,43]。

なぜ類人猿は寝床を作るのか？ヒトと類人猿の睡眠と認知の関連を示す証拠に基づき、「睡眠の質仮説」は、より安定した寝床は、大きな体のホミノイドが認知機能の強化を可能にするために深く持続的な睡眠を維持するために必要な物理的サポートを提供すると提案している[37,44,45]。代替的な「工学的仮説」は、類人猿のプラットフォーム構築は、単に類人猿が巣を構築することを可能にする、より高い認知能力を反映していると述べている[44]。これは単純な因果の逆転であり、より高い認知能力を可能にするためにプラットフォームを使用するのではなく、より高い認知能力を持つ施設が効果的な睡眠プラットフォームを構築する機会を提供することが原因であるとするものである。

最近の類人猿の飼育下研究は、大型類人猿の睡眠台使用に関する睡眠の質仮説の2つの重要な要素を検証している。動物園での研究において、SamsonとShumaker[46] はオランウータンに様々な睡眠材料を提供し、オランウータンが異なる材料で作った睡眠プラットフォームの品質を採点した。彼らは、寝台の質が覚醒度の低下と睡眠の断片化の低さ（すなわち、睡眠の質が良いという指標）と正の相関があることを発見した。動物園動物の別の研究において、Martin-Ordas and Call[47] は、チンパンジー、ボノボ、オランウータンにおいて、睡眠が干渉（=気が散る）活動の有害な効果に対して記憶をより抵抗力のあるものにすることによって、記憶の定着に役割を果たすことを見いだした。

体格が大きくなったことも、類人猿の寝床の起源に一役買っているようだ[21]。特に、体格の良い類人猿は木の枝の上で眠ることが困難であっただろう。そのため、落下による死亡の確率を減らし、睡眠中の身体へのストレスを軽減するために、より弾力性のある寝台を作る個体が有利になったと考えられる。寝台を使用する大型類人猿と使用しない小型類人猿やサルを分ける明確な質量閾値（約30kg)が提案されている[21,45]。寝台の利用が進化すれば、類人猿はより質の高い睡眠を可能にし、認知的な利点が生まれる可能性がある。

人間の睡眠

人間の睡眠は、いくつかの重要な特徴において、他の類人猿からさらなる変化を遂げた。他の類人猿では、地上での睡眠はまれで、捕食のリスクが低い場合にのみ発生し、典型的には非常に大きな体の男性のみによって発生する[48-51]。これに対して、ヒトは男女ともに地上で眠ることが習慣となっており、より深い睡眠を得るために、より安定した睡眠場所を提供する可能性がある。この文脈では捕食が大きなトレードオフとなり、陸生霊長類では捕食者の攻撃のリスクが高まると考えられている[52,53]。

人間の地上睡眠に関連して、CoolidgeとWynn[54] は「樹上-地上仮説」を提唱した。彼らは、ヒトが完全に陸上生活者となったとき、樹上睡眠よりも安定した睡眠が得られるという利点を得たと示唆した。樹上睡眠の欠点から解放されたことで、より長い睡眠時間と質の高い睡眠を得ることができ、目覚めた時の認知力を向上させることができたと考えられる。また、地上での睡眠がなければ、視覚運動技能や視覚空間位置に関する人間の完全な手続き的記憶の統合は進化し得なかったと主張している。さらに、睡眠が社会的領域やその他の「脅威のシミュレーション」を伴う領域での問題解決に役割を果たすという仮定のもと[55]、彼らは、前夜の睡眠時間が短いために、ホミニンは日々の活動に対するプライムが低かっただろうと提案した[20,54]。

火の管理された使用は、安全な地上での睡眠に不可欠な前兆であった可能性がある[20]。樹上睡眠台は捕食のリスクを減らし[56]、宿主の誘引物を覆い隠すか実際に虫を撃退することで虫刺され率を最小にする[57,58]。また、寝床は保温効果もあり[57]、安定した安全な環境を提供し、より質の高い睡眠を可能にする[39、40]。火はおそらく捕食のリスクを減らし、体温調節の機会を提供し、煙は昆虫の活動を低下させる[59,60]。従って、初期のホモ・エレクタスにおける火の管理は、木から地上への夜間の移行を可能にしたのかもしれない[20,61]。

人間の睡眠の量的特性もまた、人間の系譜に沿って進化してきた。ここでは、総睡眠時間の短縮と急速眼球運動 (REM）睡眠の割合の増加という2つの主要な側面について考察する[21]。ヒトは経験的に霊長類の中で最も睡眠時間が短く、レム睡眠の割合が最も高い（図1）。新しい系統分類法は、1つの枝の進化変化を厳密に調べることができるので、比較生物学者は例外的な量の進化変化が起こったかどうかを調べることができる[62,63]。より具体的には、これらの方法は、ヒトの実際の睡眠特性を、系統と睡眠特性に影響を与える予測変数のセットの両方を含む統計モデルから予測された結果と比較する。そして、ヒトが典型的な霊長類（観察された睡眠時間が予測された95%信頼区間内に入る）か、「系統的外れ値」（睡眠時間が予測された95%信頼区間から外れる）かを検証することができる。

図2

乳児の睡眠と成人の睡眠多相性ヒト乳幼児とポスト工業化社会に生きる成人の統合睡眠の睡眠比較（文献[75]より抜粋）

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乳幼児と親の添い寝は、ここ数十年、注目を集めている。親は、赤ちゃんと一緒に寝るか、赤ちゃんを別の部屋に入れるかというジレンマに直面している。添い寝の議論は、依存心の強い子どもにとって、養育者と別々に眠るという選択肢がいかに根本的に新しいものであるかを理解することから始めなければならない。進化の歴史を通じて、家族は一緒に寝ていたし、場合によっては大家族と一緒に寝ていたし、今日の多くの伝統的な社会でも同じことが言える[59,77]。現代の生活環境においてのみ、安全性が高まり、親子別々の寝室が利用可能になったことで、乳幼児と親の添い寝というジレンマが生じた。

ジェームズ・マッケンナは人類学者として初めて母親と乳児の夜間の相互作用を実証的に調査し、しばしば進化論的な観点を注入した[78,79]。この研究のいくつかでは、ベッドシェアリングによって母親と乳児の深い眠りは少なくなるが、母親と乳児の同時覚醒が多くなり、それが母乳育児と関連することを発見した[24]。そのため、母親は赤ちゃんが目覚めやすい時間帯に目覚めたり、睡眠状態を移行する傾向があり、その結果、母親の睡眠サイクルの乱れが少なくなり、乳児の授乳頻度が高くなった[80]。全体として、これらの研究は母親と乳児の添い寝と授乳の間に相互に補強する関係があることを示しており、おそらくこれらの行動間の相関的進化を反映していると考えられる。

この研究は、孤独な睡眠習慣に関連する潜在的なリスクを知らせるために利用されている。例えば、母乳育児の欠如と孤独な睡眠は乳幼児突然死症候群 (SIDS）の危険因子として特定されており、添い寝や母乳育児を定期的に行っている乳児では深い睡眠が少なく、SIDSのリスクが低くなると示唆している[81,82]。しかし、他の研究では、ベッドの共有もSIDSのリスクを増加させ、それは乳幼児の年齢やアルコールまたは薬物の使用などの要因によって増幅される可能性があることが判明している[83]。

乳児の睡眠に関するもう一つの知見は、チンパンジーでは観察されない乳児の泣き声という文脈で得られる[84]。Haig[23]は、乳幼児の夜間の覚醒と泣きは出産間隔を延長するための適応行動であり、親の繁殖成功を犠牲にする可能性があるが泣いている乳幼児に利益をもたらすという仮説[85]を復活させ、拡張した。Haig[23]は文献を検討し、出産間隔が短いと子供の死亡率が高くなること、夜間の授乳回数が多いと産後の無月経が長くなることを指摘している。したがって、「自然選択によって、母親の卵巣機能を抑制する乳幼児の哺乳・睡眠行動が保存されたのは、乳幼児が次の出産を遅らせることによって利益を得たからである」（p.34)。さらに、Haig[23]は、母親由来の刷り込み遺伝子がより統合的な睡眠を促進し、父親由来の遺伝子がより覚醒を促進することを考え、ゲノム紛争の現代の観点を取り入れている。

Haig[23]が指摘するように、彼の提案にある世代間・世代内の明確な葛藤は、上記の添い寝に関するいくつかの研究で示唆された、高度に共同進化した調和のとれたシステムとしての母子添い寝の仮定を覆すものである。むしろ、Haig[23]の研究は、睡眠という文脈においても実質的な親子間の葛藤が存在する可能性が高いことを認識する必要があることを示唆している。

哺乳類の睡眠を比較・理論的に考察する

上述した人間の睡眠時間が短い理由（図1）を理解するためには、哺乳類の睡眠の比較変異に目を向けて、「種間で睡眠時間に影響を与える要因は何か？これらの要因は、例えば脳が関与するような睡眠の機能や、成長ホルモンの概日放出に関連するものなのだろうか？それとも、生態学的な要因の方が、睡眠に利用できる時間を制限するため、睡眠時間に関してより有益なのだろうか？このような比較の視点は、ヒトが他の霊長類とは異なる睡眠をとるようになった要因（そしておそらく他の哺乳類とはより類似している）を明らかにするのに役立つだろう。睡眠の比較パターンについては多くの先行研究があるが[86-88]、ここでは、より大きなサンプルサイズと改良された統計系統学的手法を用いた最近の研究に焦点を当てる[63]。

2つの独立した研究グループ[89,90]が、睡眠の量的な構造とパターンと定義される睡眠構造の系統的、生態的、生活史的な推進要因について調査している。睡眠構造には、総睡眠時間、レム睡眠とノンレム睡眠の時間、ノンレム-レム周期の時間、24時間の睡眠を1回または複数回に分ける（それぞれ単相性と多相性）ことに関する変数が含まれる。この仮説は、食事などの生態学的要因が睡眠時間に影響を与えるという仮説と、記憶の定着など睡眠がもたらす特定の機能的利益が睡眠構造に影響を与えるという仮説の2つに大別され、比較検討されている。生態的要因としては、(i)捕食のリスク、(ii)代謝、(iii)体格（またはその相関関係）、が重要であると考えられており、大きな体の動物ほど多くの資源を必要とし、したがって睡眠時間が短くなると考えられている。睡眠の機能的効果に関しては、1つの主要な仮説は記憶の定着に関係し、脳の大きい動物はより多くの睡眠を必要とすることが提案されている[91]。寄生虫や病原体に多くさらされる動物ほど睡眠時間が長くなり、その「ダウンタイム」を利用してエネルギーを再充当し、病気と闘う白血球の待機作物を増やす（および免疫防御を改善するその他の潜在的メカニズム）ことが、もう一つの機能的利点になる。

Leskuら[89,92]とCapelliniら[90]は、哺乳類の睡眠の進化を調べるために新しい系統樹的手法を適用し、独立して作業し、やや異なる方法とアプローチで作業した。これらの研究から、いくつかの結論を得ることができた。まず、捕食のリスクは哺乳類の睡眠構造の主要な予測因子であり、より安全な睡眠の選択肢はより多くの睡眠につながるようだ。また、栄養段階が低い動物（草食動物など）は栄養段階が高い動物（肉食動物など）よりも睡眠時間が短い。第2に、相対的な脳の質量は、睡眠時間との関連を示さないが、哺乳類全体のレム睡眠の割合と正の共分散を示した。特定の脳領域も、扁桃体とNREM睡眠を除いて、睡眠アーキテクチャと一般的に無関係であった[91]。第3に、基礎代謝量（体重をコントロールした場合としない場合）は睡眠時間と負の相関を示し、系統における代謝の必要性が高いほど睡眠時間が短くなることが示唆された。また、妊娠期間が長い動物ほど睡眠時間が短いことがわかった。5つ目は、睡眠時間が長い種は白血球数が多く、寄生虫が少ない可能性があることだ[93]。最後に、レム睡眠とノンレム睡眠の持続時間は正の相関がある。このことは、異なる睡眠段階での総時間は、それらの状態に関連する特定の機能的利益を厳密に反映するのではなく、生態学的条件がより多くの睡眠の機会を提供するとき、動物はレムとNREMの両方を追加することを示唆している。

全体として、これらの研究の結果は、生態が睡眠時間の主要なドライバーであり、捕食、採餌、社会的相互作用のために起きていることの利点とコストに基づいて、進化が種間で睡眠時間を調整していることを示唆している。言い換えれば、睡眠と他の活動のトレードオフは、睡眠の機能的利点よりも、睡眠の比較変異を理解する上でより中心的なものである。機能的利益は、代わりに特定の睡眠段階におけるより深い睡眠によって獲得されるかもしれない[95]。このトレードオフの視点は人間の睡眠時間の短さを理解する上で非常に重要であり、動物が睡眠よりも良いこと(例えば、採食、交尾、捕食者のモニタリング）があれば、自然選択によって睡眠時間の短さが好まれることを示唆している。

哺乳類全体のこれらの知見に基づき、われわれは、新しい知識や技能を学んだり、社会活動を通じて社会的な絆を構築し強化するなど、ヒトの成功にとって重要な活動は、認知、代謝、免疫機能に対する推定コストにもかかわらず、自然選択がこれらの活動を日中以外に拡大することを支持した[21]と論じている。また、地上で寝ると捕食のリスクが高まり、敵対する種族に攻撃される可能性があるため、睡眠時間が短くなることも考えられる。多くの睡眠科学者や医師が、デジタルメディアの誘惑が健康的な睡眠を阻害すると嘆いているが、上記の系統比較の結果は、自然淘汰が何千年にもわたって人間の睡眠を侵食してきたことを示唆している。したがって、狩猟採集民や伝統的な農耕民族であっても、社会を問わず、人間は睡眠負債を抱えていることが予想される。これを裏付けるように、産業革命以前の3つの集団でアクティグラフを用いた最近の研究から、狩猟採集民は「現代人」よりも眠っておらず、平均睡眠時間は一晩あたりわずか6.5時間であることが明らかになった[69]。同様に、電気を利用できないハイチの農村[95]とマダガスカルの農民[96]に関する研究でも、彼らも平均して一晩あたり6.5-7時間しか眠っていないことがわかった。

睡眠障害の進化論的視点

進化の視点は、人間の健康に新しい光を当てることができ、多くの場合、新しい治療法を提供すると同時に、これらの障害の根本的な原因に対する理解を深めることができる[97,98]。睡眠生物学者は数十年にわたり進化的視点に取り組んできており[86,87,99,100]、睡眠医学の内外から人間の睡眠障害を調査するために進化的視点を適用した研究もある[22,59,64,101]。われわれは、これらの試みのいくつかを検討する。

不眠症

不眠症は、十分な機会があるにもかかわらず、入眠または睡眠維持が持続的に困難であり、機能の著しい障害または生活の質の低下と関連していると定義されており、人口有病率は約10%である[102,103]。複数の証拠が、不眠症は一般に、交感神経系の活性化および睡眠に対する恒常性駆動力の低下を伴う複数の変化を含む過覚醒状態と関連していることを示唆している[104,105]。

この枠組みに一致して、McNamara and Auerbach[101] は、不眠症は何らかの外部脅威と関連したストレスおよび警戒心の過剰から生じると考えた。要するに、彼らは不眠症を脅威を認識した状況下での適応的な特性であるとみなしていた。睡眠ニーズは知覚された脅威に基づいて調整することができるという見解を支持するものとして、不眠症患者に関する研究は、不眠症でない人の睡眠を奪った場合の悪影響と比較すると、日中の眠気が比較的少なく、睡眠剥奪の認知コストが低いことを明らかにした[104,106]。このことは、個人が認知機能のわずかな低下を犠牲にして、認識された脅威に対して全体的により広範な警戒をする可能性があることを示唆している。不眠症と診断された人は日中の障害を訴えるかもしれないが（実際、診断に含まれる）、自然選択は自己と近親者の生存を促進することによって与えられる繁殖上の利益に基づいて行われる。

進化論的に考えれば、捕食者や同種の競争相手がいるなどの脅威が存在する場合に、睡眠の必要性を抑制するメカニズムが進化するのは理にかなっている。しかし、現代社会では、こうした脅威はかなり少なくなっている（ただし、先進国の危険な地域や発展途上国の都市部の人口増加では存続しているかもしれない、下記および参考文献106を参照）。試験やその他のストレスのかかる出来事の前に不安で眠れなくなることは、物理的な脅威に対して警戒が必要だった時代にはほとんど役に立たない。このように、われわれの祖先の過去にあった潜在的に適応的な解決策が、今日安全な環境で生活する多くの人々にとってもはや有益ではない（これは進化的に斬新である）というミスマッチな状況が生じている。臨床的観点からは、このことは、医師が不眠症を効果的に治療するために不安やストレスの原因を緩和する必要があること[101]、あるいは認識された脅威が解決できない場合に効果的な対処戦略を教える必要があることを強く示唆している。患者にとっては、少なくとも機能不全が何らかのストレス因子と関連している場合には、この障害の進化的な推進要因を理解することが、不眠症の克服に役立つ可能性もある。

夜間不眠症は、異なる状況を表しているのかもしれない。先に述べたように、ヨーロッパにおける歴史的記録は、多くの集団が二相性の睡眠パターン、すなわち、夜中の活動によって中断される「第一睡眠」とそれに続く「第二睡眠」を示したことを示している[64]。このことから、夜間不眠症は長期にわたる進化的に適応的な睡眠パターンの遺物であるという仮説を立てることは妥当である。もし二相性の睡眠パターンが、日長の季節変動が激しい地域（すなわち高緯度地域）の集団で選択されていたとしたら、おそらく長い冬の夜に家族が暖かく十分に食事ができるようにするためなどの適応的な理由から、これらの地域の祖先を持つ個体に夜中の不眠が特徴づけられると予想される。

また、別の視点も考慮する必要がある。夜中の「目覚め」は、夜中の「不眠症」と区別する必要がある。前者は正常であるが、後者は病的で、睡眠維持の根本的な問題を代表するものである可能性がある。非病理的な現象の特徴は、日中の障害がないことである。夜中に目が覚め、睡眠に戻るのが困難な人は、入眠障害のある人よりも障害や苦情が多い傾向がある[108,109]。一部の専門家は、入眠障害は夜間不眠とは異なる根本原因を反映していると提唱している;例えば、入眠障害はストレス、夜間の光の影響または概日リズムの遅れを反映しているかもしれないが、夜間不眠は維持問題および十分な機会が与えられても本当に眠れないことを反映しているかもしれない[108-110]。

ナルコレプシー

ナルコレプシーは、進化の観点からもう一つ興味深い状況を示しており、やはりその病因にはミスマッチや「新しい環境」の要素がある。ナルコレプシーはアメリカ人口の約0.02-0.03%を苦しめている[111]。この低い有病率は、ナルコレプシーそのものが適応的でないことを示唆しており、その代わりに、進化によって人間がこの病気にかかりやすくなったことを考える必要がある。この疾患の患者は日中の過度の眠気を経験し、大多数はレム睡眠中に典型的に起こるようなカタプレキシー（すなわち、感情的に顕著な出来事が麻痺の侵入を誘発する）に苦しみ、患児は意識を保ったままである。ナルコレプシーは、多くの場合、思春期に初めて発症する。この疾患は、視床下部のヒポクレチン（オレキシン）ニューロンの自己免疫破壊の結果として障害の症状が生じるという、自己免疫過程の可能性が高いことを示唆する証拠がある[111]。

このような背景から、ナルコレプシーには2つの進化的側面がある。第1に、ナルコレプシーに関連する遺伝的変異が過去または現在の環境において適応的な結果をもたらす可能性がある場合、この症状を引き起こす遺伝的変異はどのように説明されるのだろうか？第2に、現代の生活には、ナルコレプシーに関連する遺伝子変異を持つ人がナルコレプシーを発症する引き金となるような新しい環境要因があるのだろうか？それぞれについて、順を追って説明する。

いくつかの研究により、免疫反応に関与するヒト白血球抗原座の変種を含む、ナルコレプシーに関連する遺伝子変種が同定されている[112]。例えば、最近のあるゲノムワイド関連研究では、ナルコレプシーと関連するプリン作動性受容体サブタイプP2Y11遺伝子の遺伝子変異が同定された[113]。この変種は、ナチュラルキラー細胞およびCD8+T細胞におけるこの遺伝子の発現の実質的な低下、およびこれらの細胞におけるアポトーシスに対する抵抗性の低下に関与している。

これらの遺伝子研究は、ナルコレプシーや他の自己免疫疾患との関連を説明できるかもしれないが、その対立遺伝子が自然選択によって好まれたのかどうかは不明である。例えば、ある遺伝子変異が拮抗的多面性から生じるトレードオフを示すのであれば、一部の個体において、ナルコレプシーの潜在的コストを上回る何らかの他の表現型上の利益が期待されるかもしれない。あるいは、ナルコレプシーとその関連遺伝子は、もはや関連性のない古代の適応を反映しており、それに対する選択圧が低いために受け継がれてきたという可能性もある。このような説明のひとつは、ナルコレプシーに関連する遺伝子を、もともと捕食者防御の役割を担っていた進化の残り香（atavisms)とみなすことである。特に、捕食者の攻撃に対する最後の手段として死を装うという意味で、この遺伝子は適応的だったのかもしれない（脊椎動物や無脊椎動物の間で広く見られる捕食者に対する反応である強直性不動状態など）。最近のある仮説によれば、レム睡眠とそれに伴う麻痺は強直性不動にルーツがあるのかもしれない[114]。研究者は、ナルコレプシーにおける麻痺と動物における強直性不動との間の神経学的類似性を同定した[115]。

第二の視点は、進化的なミスマッチを呼び起こすことである。ナルコレプシーでは、遺伝子に加え、環境的な誘因が重要であるように思われる。この見解の根拠としては、集団間での遺伝的変異と疾患との不一致[116]、一卵性双生児や他の家族間でのナルコレプシーの低い一致[117]などがある。さらに、ナルコレプシーは、ヒトと、イヌ、ウマ、ヒツジなどヒトと密接かつ定期的に接触する家畜動物において最もよく知られている[118]。この一致は、これらすべての動物と人間が、現代の環境において共通の環境因子を経験していることと矛盾しない。それゆえ、ナルコレプシーにかかりやすい遺伝的背景を持つ者に、ナルコレプシーを引き起こすかもしれない環境因子の探索が行われてきた。

感染症は、ナルコレプシーの環境的誘因として作用すると考えられている要因のひとつである[111]。H1N1インフルエンザとの関連の可能性が最も注目されており、インフルエンザワクチンによる引き金となる可能性も含まれている。2009-10年のH1N1流行に対するワクチン接種キャンペーン後、ヨーロッパでナルコレプシーの症例が増加したことが報告された[116]。同様に、中国でもH1N1の流行後にナルコレプシーの発症率の増加が報告され、他の年では風邪やインフルエンザの季節の後に高い割合で発症することが判明した[119]。しかし、中国での知見は、ワクチン接種との関連は考えにくい。インフルエンザ以外にも、溶連菌の原因菌であるStreptococcus pyrogenesに対する抗体（抗ストレプトライシンO）が高値で、ナルコレプシーとの関連が指摘されている[117]。

全体として、ナルコレプシーは古くから遺伝的なルーツを持つ疾患であり、いくつかの遺伝子変異は環境的な誘因が不十分なまま現在に至るまで発現していることを提案する。これらの遺伝的変異が進化の歴史を通じて発現していたとき、集団から排除するための低いレベルの選択を受けていた可能性があり、それは今日でも同様である。これらの遺伝的変種がフィットネス・ベネフィットを持つかどうかはまだ不明であるが、極めて低い有病率を考えると、その可能性は低いと思われる。羊や犬などの家畜にナルコレプシーがあることはよく知られているが、この問題を、ヒト、動物、環境の健康がいかに相互に関連しているかを考える「ワンヘルス」の枠組み[120] で調査することの利点を例証するものでもある。今後の研究によって、例えば、共通の環境的誘因がこれらすべての種の疾病に影響を及ぼしていることが判明するかもしれない。

概日リズム障害

概日リズム障害は、個人の自然な睡眠期間と社会環境に基づく望ましい睡眠期間とのミスマッチによって定義される[121]。概日リズム障害は、以下のような様々なタイプの睡眠期間の不一致によって特徴付けられる。「睡眠相後退症候群」は、罹患者が環境における最適な機能のために理想よりも遅く就寝し遅く眠る傾向があること、「睡眠相前進症候群」は、罹患者が希望よりも早く眠りにつき早く起きる傾向があること、「不規則睡眠覚醒スケジュール」は、個人が眠ることができる期間とその希望する睡眠期間との間にシフトする不一致が発生すること、などである。これらの疾患の人口有病率は様々であり、最も一般的なのは睡眠相後退症候群であり、これは青年の間で7～16%の有病率である[121]。

これらの疾患は、発達と環境因子によって調節される遺伝的基盤を持っている[121]。社会が特定の睡眠覚醒スケジュールを要求しており、標準から逸脱した個人が症状を発症しなければ対応できないという意味で、実際には障害を表しているに過ぎないが、好みのスケジュールで眠ることを許されれば無症状であるという点では「正常変異型」である。しかし、変則的な睡眠覚醒パターンは、多くの個人や社会にとって実際に有益であり、社会にとって必要な役割を果たすことができると主張することができる。これには、夜勤者、交代勤務者、睡眠をとる前に長時間のシフトをこなす必要のある人などが含まれる。

進化的な観点から見ると、概日リズムがわずかに異なる人々、つまり「クロノタイプ」が異なる人々にはメリットがあり、そのコミュニティにもメリットがあったかもしれない。現代社会では、経済成長や24時間体制の安全を確保するために複数の役割が存在するように、社会集団の中で個人の睡眠スケジュールが異なることは、進化の過去において、狩猟採集民の集団においても有益であった可能性がある。実際、少なくとも1人が常に警戒している狩猟採集民のコミュニティは、敵対的な同胞や捕食者からよりよく守られていると考えられる。クロノタイプの変動はヒトでは遺伝し、生殖成績に異なる影響を与えることが示されている[122,123]。

睡眠と覚醒のスケジュールをある程度正常化し、概日リズム障害に関連する症状を軽減するための治療法は存在する。しかし、ほとんどの人にとって、最も良い方法は、その人の自然な概日リズムの性質に最も適したライフスタイルに導くことかもしれない。学校生活では、始業時間を遅らせたり、昼寝を許可したりすることが考えられる。睡眠相後退症候群の人は、一般的に午後から始められる仕事が最も適している。睡眠と覚醒のスケジュールが不規則な人は、自営業や緩やかな構造の仕事に適していることが多い。最後に、睡眠相の表現型の違いは、祖先の環境における適応戦略を反映している可能性があることを理解すると、患者は安心できるかもしれない。

季節性情動障害

季節性感情障害 (SAD）は、毎年冬に繰り返し、夏に寛解するうつ病の症状の存在によって特徴づけられる[124]。多くの罹患者は春と夏に軽度の軽躁状態を報告する。この疾患の病態生理は、冬季の光への露出の減少に対する逸脱反応にあるようである。このことから予想されるように、SADは冬の日照時間が非常に短い極端な緯度の地域でより一般的である。例えば、SADの有病率は、アメリカでは1%未満であるが、カナダでは2-3%である[124]。有病率は男性よりも女性で高く、女性では出産期に発生する傾向がある[125]。

通常、光への暴露によって抑制されるメラトニンの産生が、SADに罹患している者ではSADでない隣人に比べてその程度と期間が増加することから、SADが実際には概日リズム障害であることを示唆するいくつかの証拠がある[124]。これに基づいて、SADの患者は概日睡眠覚醒スケジュールのシフトを経験し、日中、特に冬の朝に無気力になるという仮説が立てられている。この説明は、単極性大うつ病とは対照的に、日中の眠気や無気力の報告を伴う可能性が高いSADの表現型とも一致する。推定される病態生理を考えると、この病態の治療法として光照射療法が選択されることは驚くにはあたらない[124]。

SADは、冬季に睡眠を増やすことでエネルギーを節約し体温調節を維持する一方で、エネルギーと労働能力の増加は、冬季の妊婦に対するSAD症状の潜在的利点と相まって、より暖かく生産的な月間に有益であるという、非常に季節感のある環境における適応であるという仮説がある[126,127]。電気照明が普及する以前、農耕社会、そして長く暗い冬と1年のうちの一部に食料生産が集中する地域では、このような形質の適応的価値を理解することは容易である。もし今後の研究でこの仮説が支持されれば、SADは近代的な照明を利用できない高緯度に住む世界の比較的小さな（そして縮小しつつある）割合に適応することになり、したがって進化上のミスマッチ条件と考えられる[126,127]。

睡眠呼吸障害(睡眠時無呼吸症候群)

最後に、睡眠中のさまざまな呼吸異常を伴う睡眠呼吸障害について考察する。特に、閉塞性睡眠時無呼吸症候群に注目する。この睡眠時無呼吸症候群は、睡眠中に上気道を支える筋肉の緊張が低下し、気道に加わる力が崩壊を引き起こすのを防ぐことができなくなり、気道を閉塞する（すなわち「無呼吸」）ことで起こる。閉塞性睡眠時無呼吸症候群では、呼吸が1時間に何度も妨げられ、あえぎ、目覚め、血液中の酸素濃度の低下などが起こる。中枢神経系を介した呼吸の努力の欠如を伴う中枢性睡眠時無呼吸症候群と区別される[128]。

閉塞性睡眠時無呼吸症候群の危険因子には、肥満、大きな頸部周囲径、就寝前のアルコール使用、喫煙などがあるが、気道の特徴など、遺伝的、解剖学的特徴も重要である[129]。したがって、閉塞性睡眠時無呼吸症候群は、高カロリー食品、蒸留アルコール、座りがちなライフスタイル、タバコへの過剰なアクセスが、特に生殖後の高齢者においてこの症状の増加に拍車をかけ、進化的ミスマッチ疾患の一例として見ることができるかもしれない。しかし、遺伝的・解剖学的特徴は、まだ明らかでない理由により維持され、行動上の危険因子とは無関係に、後年、睡眠時無呼吸症候群のリスクを増大させる可能性がある。閉塞性睡眠時無呼吸症候群と診断された患者の多くは医学的治療を選択するが、健康的な食事と運動による予防も一部の患者の選択肢となりえる。

グローバルヘルス、睡眠と進化医学

人工照明の使用拡大、シフト勤務、スクリーンを使ったデジタルメディアの使用、都市環境における過剰な環境刺激など、多くの要因が世界的に睡眠パターンと睡眠の質を変化させている。睡眠は健康にとって極めて重要な要素であり、前述のように、免疫機能、代謝、心血管疾患など、人間の健康のほぼすべての側面と密接に関係している。睡眠は、効果的なワーキングメモリー、注意、視覚・ 運動能力、意思決定にも不可欠であり、睡眠が妨げられたり不規則になったりすると、職場での生産性が低下し、事故が増加する[9、129、130、131など]。睡眠と健康にはこのような強い関連があり、先進国では睡眠が広く変化しているにもかかわらず、グローバルヘルスの文脈で慢性的な睡眠不足の健康への影響を検討した研究はほとんどない[11]。

進化医学の視点は、睡眠パターンの変化に伴うグローバルな健康問題を理解する上で重要である。進化医学の視点には、進化的ミスマッチという概念がある。これは、現在の環境やライフスタイルの変化が、私たちの祖先の過去とは異なる形で、新たな健康問題を生み出しているというものである。ミスマッチの原因としては、電気照明の普及やテクノロジーによる新たな社会的つながりの構築、夜間の騒音や危険の認識による睡眠の妨げ、肥満率の上昇など睡眠に影響を与える他の健康要因の変化、母子の添い寝、環境光、質の悪い寝具など筋骨格系の健康に影響する多様な睡眠習慣の変化などが考えられている。進化医学の視点はまた、危険な環境で環境をモニタリングするために睡眠時間を短くする[107]、あるいは睡眠と他の体力（あるいは金銭）を高める行動との間のトレードオフ (例えば、交尾期のオスのキアシシギにおける極度の睡眠不足が示すように）など、必要時に睡眠を調整する適応を理解することを目指している[133] (Evolutionary Medicine of Thinkers)。最後に、進化医学は睡眠障害を理解する上で重要である。睡眠障害は、食事、照明、夜間の娯楽などの面で西洋的なライフスタイルを採用する人口が増えるにつれて、世界的に増加する可能性がある。

健康格差は睡眠格差とその推進要因に関連付けられ 始めており、睡眠生物学者、公衆衛生専門家、経済学者、人類学者などの学際的グループが、睡眠、健康、民族性、社会経済的地位がどのように絡み合っているかを調査して いる[134-137]。例えば、Hale and Do[138]は、白人アメリカ人と比較して、アフリカ系アメリカ人、ヒスパニック系、非ヒスパニック系の「その他」が、健康状態の悪化と関連することが知られている「短い」（≦6時間）睡眠をより高い割合で示したことを明らかにしている。彼らはまた、都心部に住んでいることが短時間睡眠のリスクの増加と関連していることを発見し、これらの「睡眠格差」[137]の一部は、高度に都市化した社会経済的に不利な地域に住むことに関連するストレスと騒音を反映していることを示唆した。アメリカ人を対象とした別の研究では、人種差別の認知が睡眠障害と共起することが明らかになった[139、140も参照]。今後の重要な課題は、これらの観点を発展途上国の健康、特に騒音、ストレス、リスクの重大な原因であり、しばしば不 十分な睡眠の場である成長中の都市環境に適用することである。

例えば、アメリカのUSAIDの「パワー・アフリカ」イニシアチブ（https://www.usaid.gov/powerafrica;2016年7月19日アクセス）などを通じて、低・中所得国の電気へのアクセスを拡大する大きな取り組みが進行中である。電気照明の利用が増えることは一つの成果であり、人々が仕事、教育、社交のために一日をより有効に使うようになるため、就寝時刻が遅くなることが予想される[141]。同様に、テレビをはじめとする娯楽やコミュニケーションは、健康的な睡眠習慣から人々の目をそらす可能性がある。まとめて言えば、これらの発展が発展途上国における睡眠負債を大きくし、その結果、これらの国々における肥満、心臓病、糖尿病、その他の非伝染性疾患の割合の上昇に寄与することが予想される。これらの影響は、欧米の食生活やライフスタイルへのアクセスの増加と相まって、特に深刻になると思われる。これらの国々の多くは、特に赤道付近では、今後も高い感染症負担を抱えることになる。睡眠時間が短くなると感染症のリスクが高まることを示す証拠[16,17]があり、先に述べた比較結果[93]もその一つである。したがって、西洋化が睡眠パターンに与える影響と、さまざまな集団におけるこうした変化の健康への影響を評価することが重要である。

結論

私たちは、なぜ眠るのか、そして、水棲哺乳類が酸素を得るための適応として一半球睡眠をとるなど、動物界全体に見られる興味深い睡眠適応の起源をようやく理解し始めている[142,143]。ヒトの睡眠構造はわれわれの近縁種とは異なっており、ヒトはより短い1日の総睡眠時間の中に、より高い割合のレム睡眠を詰め込んでいるようである。ナルコレプシーのような最も顕著な睡眠障害は他の動物にもみられるが、ヒトの系統に沿った睡眠における大きな進化的変化が、ヒトにみられるいくつかの睡眠障害の原因である可能性がある[118]。今日、世界的に起きている睡眠の急速な変容は大きな関心事であるが、科学者たちは、発展途上国と先進国の両方における健康格差に対する睡眠の意味合いを調査し始めたばかりである。進化医学の概念（ミスマッチ、トレードオフ、地域環境設定への適応など）は、こうした変容を理解する上で重要である。この試みには、学際的な視点が不可欠である。

この総説で強調されているように、睡眠の適応機能や睡眠を制約する要因を調べるには、比較のアプローチが必要である。また、このようなアプローチは、世界中の非常に高い割合の人々を苦しめている睡眠障害の理解にも貢献する。このような背景から、睡眠の遺伝的基盤、睡眠における表現型の可塑性、異なる集団における睡眠構造の適応的差異の可能性をより良く理解することを目的として、異なる集団における睡眠に関する比較可能なデータを得ることが決定的に重要である。睡眠障害には多くの適応的仮説があるが（先に述べたように）、これらのパターンのほとんどは自然選択によって適応として形成されたものではなく、むしろ進化の過程でそれに対する弱い選択が行われ、その結果集団にばらつきが生じたものであると考えられる。あるいは、自然淘汰が人間の代謝、認知、発達など生物学の他の側面を形成し、特に現代環境のストレス下で睡眠障害に脆弱になったのかもしれない。睡眠障害の進化的基盤の理解は、睡眠への不安に直面している人々に何らかの慰めをもたらし、グローバル化し急速に発展する世界においてより良い結果を導くことができるかもしれない。

資金調達

NSF(BCS-135590, ‘Using Primate Comparative Biology to Understand Human Uniqueness’) および Duke’s Bass Connections Program (‘Shining Evolutionary Light on Global Health Challenges’) からの資金提供に謝意を表する。A. Krystalは、この研究に関連する資金提供をしてくれたDuke Institute of Brain SciencesとDuke Institute for Genome Sciences and Policyに感謝する。

利益相反。特になし。